CN105075120A - 具有自动数字振幅控制的低电磁干扰宽频率范围振荡器 - Google Patents

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CN105075120A
CN105075120A CN201480015261.9A CN201480015261A CN105075120A CN 105075120 A CN105075120 A CN 105075120A CN 201480015261 A CN201480015261 A CN 201480015261A CN 105075120 A CN105075120 A CN 105075120A
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Abstract

本发明涉及一种振荡器/放大器，其具有针对所有可能操作振荡频率维持所要振荡波形振幅的增益控制的放大器。峰值检测器产生与所述振荡波形成比例的直流DC电压，且电压参考产生器提供与来自所述峰值检测器的所述DC电压进行比较的参考电压。当所述DC电压小于所述参考电压时，所述放大器的所述增益增加，且当所述DC电压等于或大于所述参考电压时，所述放大器的所述增益减小。可编程电压参考产生器还可用于提供不同振荡波形振幅的选择。数字控制回路在所述整个可能操作频率范围内控制所述振荡波形振幅。可结合所述振荡器/放大器使用例如晶体、压电共振器、电感器-电容器调谐的电路、电阻器-电容器网络等的各种频率确定元件。

Description

具有自动数字振幅控制的低电磁干扰宽频率范围振荡器
技术领域
本发明涉及在集成电路装置中所使用的振荡器电路且特定来说用于具有自动数字振幅控制的低电磁干扰(EMI)宽频率范围振荡器的振荡器电路。
背景技术
数字装置的时钟振荡器必须取决于其中使用数字装置的应用在宽频率范围内工作。振荡器为其输出同相地馈送回到其输入的放大器，从而致使放大器振荡。如果例如晶体、压电共振器、电感器-电容器调谐的电路、电阻器-电容器网络等的频率确定元件在放大器的反馈电路中，那么放大器振荡频率将由此频率确定元件确定。振荡器的频率稳定性还将由频率确定元件的频率稳定性确定。
然而，存在如下问题：一个振荡器/放大器电路设计在宽频率范围内不具有相同操作特性。针对数字装置的每一可能操作频率设计特定振荡器/放大器电路并非商业上可行的。因此，通常针对最高所预期使用频率而实施最糟情形设计。然而，此设计哲理在较低操作频率下形成问题，这是因为振荡器/放大器在较低频率下具有更多增益。在较低操作频率下振荡波形的振幅的如此多的增益可大于电力供应电压轨(例如，VDD及/或VSS)。超出电力供应电压轨的此过量振荡振幅导致放大器的输出电路的饱和，从而导致振荡器/放大器输出信号的削波(限制)及波形失真。当振幅大于VDD及/或小于VSS时，静电放电(ESD)保护电路可经触发，从而导致不想要的衬底电流及因此噪声。借此产生可导致可从振荡器/放大器辐射及/或传导的较高电磁干扰(EMI)的具有显着振幅的谐波。另外，过量振荡器输出振幅可导致对例如(举例来说但不限于)晶体或压电共振器的敏感频率确定电路的经增加加热。频率确定元件中的此增加的热耗散可减低其可靠性且缩短其可用操作寿命。
发明内容
因此，需要一种振荡器/放大器，其可在宽操作频率范围内使用、不具有过量输出振幅、也不导致形成EMI问题的输出信号失真及因在较低频率下的其发热所致的频率确定元件应力，其中过度放大为振荡器/放大器的电路设计中所固有的。
根据实施例，一种具有自动数字振幅控制的宽频率范围振荡器可包括：振荡器/放大器，其适于耦合到频率确定元件，其中所述频率确定元件确定其振荡频率；峰值振幅检测器，其耦合到所述振荡器-放大器，其中所述峰值振幅检测器提供与来自所述振荡器/放大器的振荡信号的振幅成比例的直流(DC)电压；电压参考产生器，其用于提供参考电压；电压比较器，其用于将来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压与所述参考电压进行比较，其中所述电压比较器在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压可小于所述参考电压时处于第一逻辑电平且可在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压可大于所述参考电压时处于第二逻辑电平；递增/递减计数器，其具有时钟输入及耦合到所述电压比较器的递增/递减计数控制输入，其中当所述递增/递减计数控制输入可处于所述第一逻辑电平时所述递增/递减计数器使计数值递增，且当所述计数控制输入可处于所述第二逻辑电平时所述递增/递减计数器使所述计数值递减；及数/模转换器(DAC)，其具有耦合到所述递增/递减计数器的输入及耦合到所述振荡器/放大器的输出；其中所述振荡器/放大器的放大增益可通过可由来自所述递增/递减计数器的所述计数值控制的来自所述DAC的所述输出的模拟电流值确定。
根据另外实施例，所述电压参考产生器可为可编程的以用于不同参考电压的选择。根据另外实施例，所述电压参考产生器可包括带隙电压参考。根据另外实施例，所述电压参考产生器可包括齐纳(zener)二极管电压参考。根据另外实施例，启动寄存器及通电复位(POR)检测器可耦合到所述递增/递减计数器，其中当启动可发生时可以来自所述启动寄存器的启动计数值加载所述递增/递减计数器。根据另外实施例，所述频率确定元件可包括晶体。根据另外实施例，所述频率确定元件可选自由以下各项组成的群组：压电共振器、电感器-电容器调谐的电路及电阻器-电容器网络。根据另外实施例，所述振荡器-放大器可使用耦合到所述DAC的电流镜晶体管来控制所述振荡器/放大器的放大电路中的伴随晶体管的增益。根据另外实施例，所述第一逻辑电平可为逻辑高且所述第二逻辑电平可为逻辑低。根据另外实施例，所述第一逻辑电平可为逻辑低且所述第二逻辑电平可为逻辑高。根据另外实施例，所述振荡器/放大器、峰值振幅检测器、电压参考产生器、电压比较器、递增/递减计数器及DAC可提供于微控制器中。根据另外实施例，所述频率确定元件可提供于所述微控制器中。
根据另一实施例，一种具有自动数字振幅控制的宽频率范围振荡器可包括：振荡器/可编程增益放大器(PGA)，其适于耦合到频率确定元件，其中所述频率确定元件确定其振荡频率；峰值振幅检测器，其耦合到所述振荡器/PGA，其中所述峰值振幅检测器提供与来自所述振荡器/PGA的振荡信号的振幅成比例的直流(DC)电压；电压参考产生器，其用于提供参考电压；电压比较器，其用于将来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压与所述参考电压进行比较，其中所述电压比较器可在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压可小于所述参考电压时处于第一逻辑电平且可在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压可大于所述参考电压时处于第二逻辑电平；及递增/递减计数器，其具有时钟输入及耦合到所述电压比较器的递增/递减计数控制输入，其中当所述递增/递减计数控制输入可处于所述第一逻辑电平时所述递增/递减计数器使计数值递增，且当所述计数控制输入可处于所述第二逻辑电平时所述递增/递减计数器使所述计数值递减；其中所述递增/递减计数器可耦合到所述振荡器/PGA且所述振荡器/PGA的放大增益可由来自所述递增/递减计数器的所述计数值控制。
根据另外实施例，所述电压参考产生器可为可编程的以用于不同参考电压的选择。根据另外实施例，所述电压参考产生器可包括带隙电压参考。根据另外实施例，所述电压参考产生器可包括齐纳二极管电压参考。根据另外实施例，启动寄存器及通电复位(POR)检测器可耦合到所述递增/递减计数器，其中当启动可发生时可以来自所述启动寄存器的启动计数值加载所述递增/递减计数器。根据另外实施例，所述频率确定元件包括晶体。根据另外实施例，所述频率确定元件可选自由以下各项组成的群组：压电共振器、电感器-电容器调谐的电路及电阻器-电容器网络。根据另外实施例，所述第一逻辑电平可为逻辑高且所述第二逻辑电平可为逻辑低。根据另外实施例，所述第一逻辑电平可为逻辑低且所述第二逻辑电平可为逻辑高。根据另外实施例，所述振荡器/PGA、峰值振幅检测器、电压参考产生器、电压比较器及递增/递减计数器可提供于微控制器中。根据另外实施例，所述频率确定元件可提供于所述微控制器中。
根据又一实施例，一种用于以数字方式控制宽频率范围振荡器的振幅的方法可包括以下步骤：用振荡器/放大器产生具有振幅的交流(AC)信号；用峰值检测器将来自所述振荡器/放大器的所述AC信号的所述振幅转换为直流(DC)电压值；用电压参考产生器产生参考电压；用电压比较器将所述DC电压值与所述参考电压进行比较；当所述DC电压值可小于所述参考电压时使递增/递减计数器中的计数值递增；当所述DC电压值可大于所述参考电压时使所述递增/递减计数器中的所述计数值递减；及用所述计数值控制所述AC信号的所述振幅。
根据所述方法的另外实施例，用所述计数值控制所述AC信号的所述振幅的所述步骤可包括以下步骤：用数/模转换器(DAC)将所述计数值转换为模拟电流值；及用所述模拟电流值控制所述振荡器/放大器中的电流镜放大器电路的增益。根据所述方法的另外实施例，用所述计数值控制所述AC信号的所述振幅的所述步骤可包括用所述计数值控制所述振荡器/放大器中的可编程增益放大器(PGA)电路的步骤。根据所述方法的另外实施例，从多个不同DC电压值选择所述DC电压值的步骤可包括用可编程电压参考产生器选择所述DC电压值。根据所述方法的另外实施例，可在启动所述振荡器后即刻执行使用预定义计数值的步骤。
附图说明
可通过连同随附图式一起参考以下说明获取对本发明的更完整理解，其中：
图1图解说明根据本发明的特定实例性实施例的恒定输出振幅振荡器的示意性框图；
图2图解说明根据本发明的另一特定实例性实施例的恒定输出振幅振荡器的示意性框图；且
图3图解说明根据本发明的教示的图1或2中所展示的使用恒定输出振幅振荡器的集成电路装置的示意性框图。
尽管本发明易于做出各种修改及替代形式，但已在图式中展示且在本文中详细描述其特定实例性实施例。然而，应理解，本文中对特定实例性实施例的说明不打算将揭示内容限制于本文中所揭示的特定形式，而是相反，本发明将涵盖如由所附权利要求书定义的所有修改及等效形式。
具体实施方式
一种振荡器/放大器电路经设计以在最糟情形最高操作频率下正确地操作，那么所述振荡器电路使其放大器的增益受控制使得振荡器/放大器的输出振幅针对所有可能操作频率不超过所要振幅值。振荡器/放大器增益电路中的数字控制回路在整个可能操作频率范围内控制振荡波形的振幅。数字控制回路不形成如模拟控制回路有趋向形成的稳定性问题，其对噪声具有抵抗性、在面积上比等效模拟控制回路小、易于实施且可针对较高振荡器频率设计而缩放。
振荡器/放大器的自动增益调整提供振荡的较快启动时间且此后将振荡波形振幅维持到所要值(例如，2伏特)。在所关注振荡频率下所述振荡器频率范围仅受振荡器/放大器的增益限制。预期且在本发明的范围内，但不限于从约4MHz到约32MHz且可通过增加数字控制回路中位的数目而容易地扩展到甚至更高频率(例如，40MHz)。然而，振荡波形振幅的绝对严格控制可是不必要的，只要振幅不超过集成电路装置的电力供应电压轨(例如，VDD及/或VSS)且具有用以正确地驱动集成电路装置的时钟电路的足够振幅即可。
所述数字控制回路包括：峰值检测器，其用于测量振荡器输出振幅且提供与其成比例的DC电压；电压参考产生器，其提供用于参考电压以用于确立所要输出振幅；电压比较器，其将来自峰值检测器的DC电压与来自电压参考产生器的参考电压进行比较；递增/递减计数器，其计数方向由来自电压比较器的输出控制；及数字控制电路，其用于控制振荡器/放大器的增益。其中计数值越大，振荡器/放大器的增益越高，且反之亦然。递增/递减计数器及数字控制电路可经配置以具有足够位分辨率以在其整个可能频率操作范围内控制振荡器/放大器的增益。
然而，可不需要放大器增益的精细粒度(严格振幅控制)，这是因为数字时钟电路针对正确操作具有相当宽的输入电压裕度。只要振荡器输出振幅维持在削波点、失真点以下且由于静电放电(ESD)装置夹到集成电路装置的衬底中而导致衬底噪声，特定振幅变化便可为可接受的。因此，数字控制回路中所需的位分辨率的数目可在所关注的整个振荡器频率操作范围内通过放大器的增益范围确定。例如，宽增益对频率范围在数字控制回路中将需要更多位分辨率以将所要振荡波形振幅维持在振荡器的整个操作频率范围内。
电压参考产生器任选地可为可编程的使得参考电压可设定到适当值，借此将振荡器输出振幅调整为与不同逻辑类型(例如，5伏特、3伏特、1.2伏特等)兼容。启动寄存器任选地还可用于在递增/递减计数器中预设定计数值以用于较快振荡启动回应，及/或在于较低操作频率下使用时最小化来自放大器的过量增益的振幅过冲。通常数字回路控制将自动地调整足以将振荡维持在所要输出振幅的启动增益，但其可取决于递增/递减计数器时钟速度而花费短时间(例如，数百微秒)来如此操作。通过预设定递增/递减计数器中的计数值，可在振荡器的启动期间缩短此时间。
现在参考图式，示意性地图解说明特定实例性实施例的细节。图式中的相似元件将由相似编号表示，且类似元件将由带有不同小写字母后缀的相似编号表示。
参考图1，描绘根据本发明的特定实例性实施例的恒定输出振幅振荡器的示意性框图。通常由编号100表示的恒定输出振幅振荡器可包括频率确定元件102、增益可控制振荡器/放大器104、振幅峰值检测器106、电压参考产生器110、电压比较器108、递增/递减计数器114及具有电流输出的数/模转换器(DAC)112。振幅峰值检测器106检测来自振荡器/放大器104的输出的射频(RF)交流(AC)波形且将所述射频交流波形转换为具有与来自其的RF振荡器输出信号的振幅成比例的直流(DC)值的DC电压。代表RF振荡器输出信号的振幅的此DC电压可耦合到电压比较器108的负输入。电压参考产生器110可将DC参考电压提供到电压比较器108的正输入。当电压比较器108的负输入处的DC电压大于电压比较器108的正输入处的DC电压时，电压比较器108的输出处于逻辑低或逻辑“0”。当电压比较器108的负输入处的DC电压小于或等于电压比较器108的正输入处的DC电压时，电压比较器108的输出处于逻辑高或逻辑“1”。电压参考产生器110可为(举例来说但不限于)带隙电压参考、齐纳二极管等。
来自电压比较器108的输出可耦合到递增/递减计数器114的计数控制输入。其中当计数控制输入处于逻辑“1”时，计数器114将针对在其时钟输入处接收的每一时钟脉冲递增计数。且当计数控制输入处于逻辑“0”时，计数器114将针对在其时钟输入处接收的每一时钟脉冲递减计数。递增/递减计数器114的计数值可耦合到DAC112的数字输入，所述DAC将这些数字计数值改变到与在DAC112的输入处的当前数字计数值成比例的模拟电流输出。振荡器/放大器104可包括具有电流镜的放大器电路，其中电流镜晶体管中的电流量将确定振荡器/放大器104的放大电路中所使用的伴随晶体管的增益。因此，振荡器/放大器104的增益可由来自DAC112的电流值控制。
当来自比较器108的输出处于逻辑“1”时，递增/递减计数器114递增计数，借此增加从DAC112到振荡器/放大器104的放大电路中的镜晶体管的模拟电流值。比较器108的此逻辑“1”状态指示来自振荡器/放大器104的RF输出振幅小于由来自电压参考产生器110的DC电压的值表示的所要振幅值。其中在来自DAC112的电流值增加时振荡器/放大器104中的放大器电路的增益也增加，直到来自峰值检测器106的DC电压等于或大于来自电压参考产生器110的DC电压。其中比较器108的输出变为逻辑“0”且递增/递减计数器114代替递增而开始递减计数。在来自递增/递减计数器114的计数值减小时，来自DAC112的电流输出也减小且放大器电路的增益在振荡器/放大器104中减小。在稳定状态均衡条件下，放大器电路的增益可将在约高于来自电压参考产生器110的等效DC电压一个计数与低于所述等效DC电压约一个计数之间波动。因此，振荡器RF输出将稳定化且针对可使用振荡器100的任何频率(例如，高、低或中间)保持在所要振幅值下。此数字控制回路还有效地校正可影响振荡器/放大器104中的放大器电路的增益的温度、电压及过程变化。
本文中所揭示的数字控制回路经设计以用于振荡器/放大器104中的振荡的较快速启动。振荡器/放大器104的振荡振幅可从极小振幅开始且缓慢增加。振荡振幅增长所花费的时间取决于振荡器/放大器104的放大器电路的初始增益。本文中所描述的数字控制回路提供将在振荡的启动期间为较高的放大器电路的增益且随后在振荡振幅超过所要值(例如，来自电压参考110的参考电压值)时稍后减小增益。
举例来说，当振荡振幅开始积累时，振荡器/放大器峰值输出电压(振幅)小于参考电压值，因此来自比较器108的输出保持在逻辑“1”下且递增/递减计数器114继续在每一时钟脉冲处递增计数。此递增计数致使来自DAC112的电流输出增加，此增加振荡器/放大器电路的增益。以约金属氧化物半导体(MOS)阈值电压的DC电压开始可花费数百微秒来累积振荡振幅。由于参考电压可为MOS阈值电压的大致两倍，因此来自振荡器/放大器104的峰值振幅在此启动时间期间将小于参考电压。
在此启动时间期间，来自比较器108的输出将保持在逻辑“1”且递增/递减计数器114继续递增计数。DAC112输出电流继续增加，其中振荡器/放大器104中的放大器电路的增益增加。因此，数字控制回路将在振荡器/放大器104的启动阶段期间编程大量放大器增益。接着在振荡输出振幅增加的过程期间将达到其中来自峰值检测器106的DC电压输出将过冲(超过)来自电压参考110的参考电压值的点。此时比较器108的输出变为逻辑“0”且递增/递减计数器114将接着代替递增而开始递减计数。递增/递减计数器114的计数方向的此改变减小振荡器/放大器中的放大器电路的增益且静止状态将接着盛行。因此，有利地，振荡器/放大器104将在启动期间具有较高增益，此减小振荡器/放大器104所需的启动时间。
预期且在本发明的范围内，递增/递减计数器114的计数器位及电流DAC112的数字输入位的数目的选择将足以在既定操作频率范围内控制振荡器/放大器104中的放大器电路的放大范围。模拟放大器设计及数字电子器件领域且受益于本发明的技术人员可易于设计适当电路来完成所要最终结果。
任选地，开始寄存器120及通电复位122可用于在通电事件期间将计数值预加载到递增/递减计数器114中，以便预设定振荡器/放大器104中的放大器电路的增益。此可减小振荡器/放大器104所需的启动时间。此外将放大器电路的增益预设定为小于最大增益值可在振荡器100在较低频率下操作(其中放大器电路的增益可为极高)时减小启动EMI产生。电压参考产生器110可任选地为可编程的，使得来自其的参考电压可经调整以产生将匹配不同逻辑类型及/或操作电压的不同输入时钟信号要求的振荡器振幅。
参考图2，描绘根据本发明的另一特定实例性实施例的恒定输出振幅振荡器的示意性框图。图2中所展示的电路以类似于上文所描述的图1的电路的方式操作，其区别在于不需要电流DAC112，这是因为振荡器/PGA204(可编程增益放大器)的放大器电路可直接利用来自递增/递减计数器114的数字输出。PGA204具有以数字方式控制放大量借此如上文更全面地描述直接以数字方式控制振荡RF振幅的内部电路。代表性PGA更全面地描述于库门·布莱克(KumenBlake)等人的标题为“用串联接口控制的多通道可编程增益放大器(Multi-ChannelProgrammableGainAmplifierControlledwithaserialInterface)”的共同拥有的第6,847,904B2号美国专利及迈克尔·查尔斯(MichaelCharles)等人的标题为“可配置为一般用途放大器的可编程增益放大器的操作放大器(OperationalAmplifierthatisConfigurableasaProgrammableGainAmplifierofaGeneralPurposeAmplifier)”的第6,462,621B1号美国专利中；所述美国专利出于所有目的以引用方式并入本文中。
参考图3，描绘根据本发明的教示的使用图1或2中所展示的恒定输出振幅振荡器的集成电路装置的示意性框图。通常由编号300表示的半导体装置可包括上文更全面地描述的恒定输出振幅振荡器100或200、时钟电路320、数字处理器322、耦合到数字处理器322的存储器324、数字I/O326及任选地模拟I/O328。半导体装置300可为(举例来说但不限于)微控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)等。结合新的、新颖及非显而易见的恒定输出振幅振荡器100或200的半导体装置300可用于针对内部时钟电路需要从仅低频率振荡器到极高频率振荡器的宽广范围的应用。此宽频率操作范围在于较低振荡器频率下操作时不导致不期望的过多辐射EMI问题。预期且在本发明的范围内，频率确定元件102或其部分可在半导体装置300内部而非在其外部。
尽管已通过参考本发明的实例性实施例描绘、描述及定义本发明的实施例，但这些参考不暗指对本发明的限制，且不应推断出存在此限制。所揭示的标的物能够在形式及功能上具有大量修改、变更及等效形式，如相关领域且受益于本发明的技术人员将联想到。本发明的所描绘及所描述的实施例仅为实例，且并非为对本发明的范围的穷尽性说明。

Claims (28)

1.一种具有自动数字振幅控制的宽频率范围振荡器，其包括：
振荡器/放大器，其适于耦合到频率确定元件，其中所述频率确定元件确定其振荡频率；
峰值振幅检测器，其耦合到所述振荡器-放大器，其中所述峰值振幅检测器提供与来自所述振荡器/放大器的振荡信号的振幅成比例的直流DC电压；
电压参考产生器，其用于提供参考电压；
电压比较器，其用于将来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压与所述参考电压进行比较，其中所述电压比较器在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压小于所述参考电压时处于第一逻辑电平且在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压大于所述参考电压时处于第二逻辑电平；
递增/递减计数器，其具有时钟输入及耦合到所述电压比较器的递增/递减计数控制输入，其中当所述递增/递减计数控制输入处于所述第一逻辑电平时所述递增/递减计数器使计数值递增，且当所述计数控制输入处于所述第二逻辑电平时所述递增/递减计数器使所述计数值递减；及
数/模转换器DAC，其具有耦合到所述递增/递减计数器的输入及耦合到所述振荡器/放大器的输出；
其中所述振荡器/放大器的放大增益是通过由来自所述递增/递减计数器的所述计数值控制的来自所述DAC的所述输出的模拟电流值确定。
2.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述电压参考产生器为可编程的以用于不同参考电压的选择。
3.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述电压参考产生器包括带隙电压参考。
4.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述电压参考产生器包括齐纳二极管电压参考。
5.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其进一步包括耦合到所述递增/递减计数器的启动寄存器及通电复位POR检测器，其中当启动发生时以来自所述启动寄存器的启动计数值加载所述递增/递减计数器。
6.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述频率确定元件包括晶体。
7.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述频率确定元件选自由以下各项组成的群组：压电共振器、电感器-电容器调谐的电路及电阻器-电容器网络。
8.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述振荡器-放大器使用耦合到所述DAC的电流镜晶体管来控制所述振荡器/放大器的放大电路中的伴随晶体管的增益。
9.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述第一逻辑电平为逻辑高且所述第二逻辑电平为逻辑低。
10.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述第一逻辑电平为逻辑低且所述第二逻辑电平为逻辑高。
11.根据权利要求1所述的宽频率范围振荡器，其中所述振荡器/放大器、峰值振幅检测器、电压参考产生器、电压比较器、递增/递减计数器及DAC提供于微控制器中。
12.根据权利要求11所述的宽频率范围振荡器，其进一步包括提供于所述微控制器中的所述频率确定元件。
13.一种具有自动数字振幅控制的宽频率范围振荡器，其包括：
振荡器/可编程增益放大器PGA，其适于耦合到频率确定元件，其中所述频率确定元件确定其振荡频率；
峰值振幅检测器，其耦合到所述振荡器/PGA，其中所述峰值振幅检测器提供与来自所述振荡器/PGA的振荡信号的振幅成比例的直流DC电压；
电压参考产生器，其用于提供参考电压；
电压比较器，其用于将来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压与所述参考电压进行比较，其中所述电压比较器在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压小于所述参考电压时处于第一逻辑电平且在来自所述峰值振幅检测器的所述DC电压大于所述参考电压时处于第二逻辑电平；及
递增/递减计数器，其具有时钟输入及耦合到所述电压比较器的递增/递减计数控制输入，其中当所述递增/递减计数控制输入处于所述第一逻辑电平时所述递增/递减计数器使计数值递增，且当所述计数控制输入处于所述第二逻辑电平时所述递增/递减计数器使所述计数值递减；
其中所述递增/递减计数器耦合到所述振荡器/PGA且所述振荡器/PGA的放大增益由来自所述递增/递减计数器的所述计数值控制。
14.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述电压参考产生器为可编程的以用于不同参考电压的选择。
15.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述电压参考产生器包括带隙电压参考。
16.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述电压参考产生器包括齐纳二极管电压参考。
17.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其进一步包括耦合到所述递增/递减计数器的启动寄存器及通电复位POR检测器，其中当启动发生时以来自所述启动寄存器的启动计数值加载所述递增/递减计数器。
18.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述频率确定元件包括晶体。
19.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述频率确定元件选自由以下各项组成的群组：压电共振器、电感器-电容器调谐的电路及电阻器-电容器网络。
20.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述第一逻辑电平为逻辑高且所述第二逻辑电平为逻辑低。
21.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述第一逻辑电平为逻辑低且所述第二逻辑电平为逻辑高。
22.根据权利要求13所述的宽频率范围振荡器，其中所述振荡器/PGA、峰值振幅检测器、电压参考产生器、电压比较器及递增/递减计数器提供于微控制器中。
23.根据权利要求22所述的宽频率范围振荡器，其进一步包括提供于所述微控制器中的所述频率确定元件。
24.一种用于以数字方式控制宽频率范围振荡器的振幅的方法，所述方法包括以下步骤：
用振荡器/放大器产生具有振幅的交流AC信号；
用峰值检测器将来自所述振荡器/放大器的所述AC信号的所述振幅转换为直流DC电压值；
用电压参考产生器产生参考电压；
用电压比较器将所述DC电压值与所述参考电压进行比较；
当所述DC电压值小于所述参考电压时使递增/递减计数器中的计数值递增；
当所述DC电压值大于所述参考电压时使所述递增/递减计数器中的所述计数值递减；及
用所述计数值控制所述AC信号的所述振幅。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述用所述计数值控制所述AC信号的所述振幅的步骤包括以下步骤：
用数/模转换器DAC将所述计数值转换为模拟电流值；及
用所述模拟电流值控制所述振荡器/放大器中的电流镜放大器电路的增益。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述用所述计数值控制所述AC信号的所述振幅的步骤包括用所述计数值控制所述振荡器/放大器中的可编程增益放大器PGA电路的步骤。
27.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括用可编程电压参考产生器从多个不同DC电压值选择所述DC电压值的步骤。
28.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括在所述振荡器的启动后即刻使用预定义计数值的步骤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106888006A (zh) * 2017-03-17 2017-06-23 华自科技股份有限公司 信号峰值检测装置
CN109981066A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 晨星半导体股份有限公司 自动增益控制装置与自动增益控制方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9234936B1 (en) * 2014-08-04 2016-01-12 Freescale Semiconductor,Inc Crystal oscillator monitoring circuit
US9647670B2 (en) 2015-09-15 2017-05-09 Silicon Laboratories Inc. Oscillator with dynamic gain control
US10296612B2 (en) 2015-09-29 2019-05-21 At&T Mobility Ii Llc Sorting system
US10416959B2 (en) * 2015-10-27 2019-09-17 At&T Mobility Ii Llc Analog sorter
US10261832B2 (en) 2015-12-02 2019-04-16 At&T Mobility Ii Llc Sorting apparatus
US10496370B2 (en) 2015-12-02 2019-12-03 At&T Intellectual Property I, L.P. Adaptive alphanumeric sorting apparatus
TWI646776B (zh) * 2017-12-07 2019-01-01 晨星半導體股份有限公司 自動增益控制裝置與自動增益控制方法
JP6923849B2 (ja) * 2018-01-29 2021-08-25 オムロン株式会社 近接センサ及び検出距離の変更方法
US10686453B2 (en) * 2018-07-30 2020-06-16 Futurewei Technologies, Inc. Power supply for voltage controlled oscillators with automatic gain control
DE102020214873A1 (de) * 2019-12-30 2021-07-01 Hyundai Mobis Co., Ltd. Gerät und verfahren zur aufhebung des empfängereingangsoffsets in einem abstandserfassungssystem
TWI779862B (zh) * 2021-10-06 2022-10-01 新唐科技股份有限公司 偵測電路、電子電路以及偵測方法
JPWO2023135919A1 (zh) * 2022-01-12 2023-07-20
CN116960990B (zh) * 2023-09-21 2023-12-12 国网湖北省电力有限公司 抑制电力系统宽频振荡的方法、装置、系统及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1627636A (zh) * 2003-12-09 2005-06-15 沃福森微电子股份有限公司 信号处理器及其相关方法
US20080010185A1 (en) * 2000-11-02 2008-01-10 Loantrade, Inc. Method and system for distributing receivables
US7324561B1 (en) * 2003-06-13 2008-01-29 Silicon Clocks Inc. Systems and methods for generating an output oscillation signal with low jitter
JP2011082744A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Nec Corp 電圧制御発振装置および振幅調整方法
CN102369663A (zh) * 2009-03-31 2012-03-07 高通股份有限公司 宽带干扰检测器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6462621B1 (en) 2001-09-27 2002-10-08 Microchip Technology Incorporated Operational amplifier that is configurable as a progammable gain amplifier of a general purpose amplifier
US6847904B2 (en) 2003-02-25 2005-01-25 Microchip Technology Incorporated Multi-channel programmable gain amplifier controlled with a serial interface
US7583151B2 (en) * 2007-01-31 2009-09-01 Intel Corporation VCO amplitude control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080010185A1 (en) * 2000-11-02 2008-01-10 Loantrade, Inc. Method and system for distributing receivables
US7324561B1 (en) * 2003-06-13 2008-01-29 Silicon Clocks Inc. Systems and methods for generating an output oscillation signal with low jitter
CN1627636A (zh) * 2003-12-09 2005-06-15 沃福森微电子股份有限公司 信号处理器及其相关方法
CN102369663A (zh) * 2009-03-31 2012-03-07 高通股份有限公司 宽带干扰检测器
JP2011082744A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Nec Corp 電圧制御発振装置および振幅調整方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106888006A (zh) * 2017-03-17 2017-06-23 华自科技股份有限公司 信号峰值检测装置
CN106888006B (zh) * 2017-03-17 2020-11-03 华自科技股份有限公司 信号峰值检测装置
CN109981066A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 晨星半导体股份有限公司 自动增益控制装置与自动增益控制方法

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